CN205138845U - 负压封闭式民用炉燃煤烟气颗粒物采样系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种负压封闭式民用炉燃煤烟气颗粒物采样系统，包括烟道，烟气采集器，颗粒物采集沉降室、引风机、吹风机以及空气过滤器，烟道由第一烟道和第二烟道组成；第二烟道的第一端与第一烟道的一端连接；第二烟道的第二端与引风机连接；吹风机通过空气过滤器与第二烟道的第一端连接；烟气采集器的第一端与颗粒物采集沉降室相连，第二端以朝向第二烟道第一端的方向设置在第二烟道内；颗粒物采集沉降室中设置有颗粒物采样器；还包括，设置有进风口及引风口的炉罩，负压封闭式民用炉位于炉罩内；炉罩的引风口与第一烟道的另一端连接。本实用新型操作简便，能对民用炉燃烧产生的烟气进行采集。

Description

负压封闭式民用炉燃煤烟气颗粒物采样系统

技术领域

本实用新型属于环境监测领域，涉及一种民用炉中燃煤燃烧所产生烟气的负压封闭式民用炉燃煤烟气颗粒物采样系统。

背景技术

随着经济的快速发展，我国的大气环境质量正面临着严峻的挑战。据中央气象台统计，自2011年10月以来，辽宁、河北、河南、山东、甘肃等多省市，都出现过能见度极差的雾霾天气，90％的省会城市细颗粒物严重超标。不仅影响了航班、高铁、高速公路等公共交通的运行，交通事故频发，还导致呼吸系统、心脑血管系统疾病频发。气象专家和医学专家认为，细颗粒物造成的雾霾天气对人体健康的危害甚至要比沙尘暴更大。

细颗粒物污染对人体健康的影响是多方面的，主要影响呼吸系统和心血管系统。细颗粒物可以穿透人体呼吸道的防御毛发状结构进入人体内部，引发疾病。细颗粒物对心血管系统也可以产生毒性作用。它主要通过两条途径危害人体的心血管：一是通过引起炎症反应及继发的高凝状态，二是改变自主神经功能。人体吸入细颗粒物后可能会引发机体的一系列急性应激反应，并改变循环系统功能，从而导致心血管系统疾病的发生。国外大量流行病学研究资料表明，可吸入颗粒物的浓度的上升与疾病的发病率、死亡率的关系很密切，其中尤其是和呼吸系统疾病和心脏病。

燃煤采暖炉经济又实惠,对于没有集中供暖和不具备燃气采暖条件的城乡接合部和广大的农村地区，采暖费用较低的燃煤采暖炉是理想的选择，因此得以广泛的应用。但是该种采暖炉几乎没有采取任何的污染控制措施，燃煤产生的烟气都是直接排放到大气中，造成大气污染。研究表明，燃煤取暖造成的空气污染对儿童肺功能有明显损伤作用。细颗粒物进人肺部，并沉积于肺泡，而且粒子越小，越容易吸附一些对人类有害的重金属、有机物、细菌和病毒，增加发病率和死亡率，危害呼吸系统和心血管系统，改变免疫功能，增加癌患，如肺癌等。

因此，如何采集民用炉污染源排放的颗粒污染物，对污染物排放进行管理与控制，具有十分重要的意义。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种对民用炉燃煤烟气燃烧所产生烟气中的颗粒物进行采集的系统，为民用炉燃煤烟气污染防控提供参考依据。

一方面，本实用新型提供了一种负压封闭式民用炉燃煤烟气颗粒物采样系统，包括烟道，烟气采集器，颗粒物采集沉降室、引风机、吹风机以及空气过滤器，烟道由第一烟道和第二烟道组成；第二烟道的第一端与第一烟道的一端连接；第二烟道的第二端与引风机连接；吹风机通过空气过滤器与第二烟道的第一端连接；烟气采集器的第一端与颗粒物采集沉降室相连，第二端以朝向第二烟道第一端的方向设置在第二烟道内；颗粒物采集沉降室中设置有颗粒物采样器，其中，还包括，设置有进风口及引风口的炉罩，负压封闭式民用炉位于炉罩内；炉罩的引风口与第一烟道的另一端连接。

可选地，根据本实用新型的采样系统，所述炉罩内设置有气压传感装置，所述进风口设置有自动风阀；所述气压传感装置与所述自动风阀信号连接。

可选地，根据本实用新型的采样系统，所述炉罩的进风口设置有鼓风机。

可选地，根据本实用新型的采样系统，所述进风口设置有滤尘网。

可选地，根据本实用新型的采样系统，所述第一烟道和第二烟道之间的夹角α为120-140°。

可选地，根据本实用新型的采样系统，所述颗粒物采样器包括依次连接的切割器、采样泵以及排气管路；所述排气管路的末端伸出所述颗粒物采集沉降室。

可选地，根据本实用新型的采样系统，所述切割器为PM_2.5切割器和/或PM₁₀切割器。

本实用新型所述采样系统结构简单，操作简便，能够对民用炉燃烧产生的烟气进行采集，并通过稀释沉降，对烟气中的颗粒物进行采集和后续分析，为污染防治提供支撑。进一步的，本实用新型通过将民用炉罩扣在炉罩中，利用烟道中的负压将民用炉包裹在负压环境中，进而达到充分采集由民用炉散发出的烟气的技术效果。此外，处于负压环境中的民用炉通过炉罩的进气口能够获得燃烧所需的充分的氧气，进而为避免负压环境下炉膛内缺氧提供了有力的技术支持。

进一步的，本实用新型通过在炉罩内设置有气压传感装置，并利用其产生的感应信号控制自动风阀的开启与关闭，自动风阀仅在炉罩内的气压低于炉罩外部气压时开启；为避免发生烟气外漏提供了有力的技术支持。

进一步的，鼓风机的设置，为促进炉罩内的空气流动，及避免烟气外泄提供了更进一步的技术支持。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型实施例1中所述采样系统的组成示意图；

图2为本实用新型实施例2中所述采样系统的组成示意图；

图3为本实用新型实施例3中所述采样系统的组成示意图；

图4为本实用新型实施例3中所述采样系统的组成示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施方式对本实用新型作进一步的描述。

实施例1：

不失一般性，本实用新型提供了一种民用炉燃煤烟气颗粒物采样系统，图1示出了该采样系统的结构示意图。如图1所示，采样系统包括烟道、烟气采集器200、颗粒物采集沉降室400、引风机800、吹风机600以及空气过滤器300。烟道由第一烟道110和第二烟道120组成。第二烟道120的第一端与第一烟道110的一端连接；第二烟道120的第二端与引风机800连接；吹风机600通过空气过滤器300与第二烟道120的第一端连接；烟气采集器200的第一端与颗粒物采集沉降室400相连，第二端以朝向第二烟道120第一端的方向设置在第二烟道内；颗粒物采集沉降室400中设置有颗粒物采样器500；其中，还包括，设置有进风口910及引风口920的炉罩900，负压封闭式民用炉700位于炉罩900内；炉罩900的引风口920与第一烟道110的另一端连接。民用炉中燃煤燃烧产生的烟气经排气口进入炉罩，后经负压抽吸作用被依次引入第一烟道和第二烟道。吹风机在为烟气输送提供动力的同时还能起到稀释烟气的技术效果，稀释后的烟气进一步被引风机引入第二烟道。一般地，将第一烟道110与第二烟道120之间的夹角α设置为钝角。优选地，所述夹角α为120-140°。相较于现有的烟道组成中将第一烟道和第二烟道以90°直角进行的设置，该钝角角度的夹角使得烟气在达到第一烟道的末端时，能够平缓地进入第二烟道，避免了烟气中的颗粒物直接撞击第二烟道的内壁发生粉碎而影响颗粒物的采集效果。可以理解的是，除了图1中所示的烟道结构，还可以通过使用弯道将第一烟道和第二烟道进行连接，同样也可以使得烟气能够以平缓的方式进入第二烟道，这些连接方式也应落入本实用新型的保护范围。

由于直接进入烟道的烟气的温度和浓度均较高，烟气中高浓度颗粒物会影响采样器滤膜的捕集效果，因此需对其进行稀释并将其温度降至环境温度，以模拟烟气排放到大气中的稀释和冷却过程，提升后续分析结果的准确性。同时，烟气经过稀释作用后，其相对湿度也有所降低，可防止烟气中水蒸汽在颗粒物采集器的滤膜上液化及滤膜表面物理性能变化，使颗粒物采集器保持良好性能。

为此，本实用新型采样系统中通过设置吹风机，通过向烟道内吹入空气实现对烟气的稀释。为了避免稀释空气中的颗粒物对烟气分析结果造成影响，还需对空气进行净化。如图1中所示，所述空气过滤器300的第一端与所述吹风机600连接，第二端与所述第二烟道120的第一端连接。吹风机用于将环境空气吸入后送入空气过滤器中进行净化。可在空气过滤器中设置诸如活性炭层、硅胶层等过滤介质来去除环境空气中的粗颗粒物、细颗粒物以及有机物，过滤后得到的洁净空气再被送入第二烟道，对烟气进行稀释。可以通过控制吹风机的转速控制用来稀释烟气的空气进气量，也可以在吹风机与空气过滤器的连接管路或在空气过滤器与第二烟道的连接管路中设置流量阀，通过该流量阀控制净化后空气出气量，从而调节烟气的稀释倍数。

将所述烟气采集器200的第二端以朝向所述第二烟道120第一端的方向(即，朝向烟气流动的方向)设置在所述第二烟道内，以实现对稀释烟气的采集。烟气采集器的第一端与所述颗粒物采集沉降室400相连，以将采集的稀释后烟气送入颗粒物采集沉降室。

在所述颗粒物采集沉降室中设置有颗粒物采样器500。稀释后的烟气在沉降室中沉降一段时间，以模拟烟气排放到中的凝结、成核等过程，不改变原粒子成分谱，使烟气中气溶胶的物化行为更接近于环境条件下的转化。沉降一段时间后，烟气中的颗粒物被颗粒物采样器采集，而后即可对采集的样品进行后续分析。

本实用新型所述采样系统中，使用的颗粒物采样器包括依次连接的切割器、采样泵以及排气管路，所述排气管路的末端伸出所述颗粒物采集沉降室。其中，所述切割器为PM_2.5切割器和/或PM₁₀切割器，以采集PM_2.5切割器和/或PM₁₀颗粒物。含有颗粒物的烟气在采样泵的作用下，以一定的流速(恒流速)从烟气稀释器的排气口喷出后，颗粒获得一定动能，粒径大于2.5μm(10μm)的粒子，粒径小于或等于2.5μm(10μm)的粒子，由于惯性小，将随着气流运动，被收集在滤膜上，从而实现颗粒物的采集。分离出颗粒物的烟气经排气管路排出颗粒物采集沉降室或与其他气体分析设备相连以进行其他的后续分析。可以理解的是，除了本实用新型中所述的结构，诸如旋风式切割器等现有技术中其他结构的切割器也适用于本实用新型。

实施例2：

如图2所示，本实施例在实施例1的基础上，在炉罩内设置气压传感装置930，并在炉罩的进风口设置自动风阀940；并将气压传感装置930与自动风阀940信号连接。气压传感装置的设置用于感知炉罩内外的气压差，当炉罩外的气压低于炉罩内的气压时，能够以信号的方式通知自动风阀动作，进而起到关闭进风口，防止炉罩内烟气外泄的技术效果，使民用炉燃煤烟气颗粒物采样系统采集的烟气颗粒物数据更为准确。

实施例3：

如图3所示，本实施例在实施例1的基础上，在炉罩的进风口设置鼓风机950，鼓风机的设置，为促进炉罩内的空气流动，及避免烟气外泄提供了更进一步的技术支持。此外，由鼓风机形成的风压能够起到避免烟气外泄的同时，还为进一步稀释烟气提供了有力的技术支持。优选的，如图4所示，本实施例中在进风口设置有滤尘网960，防止由外界进入炉内的颗粒物粉尘对实验结果的准确性造成影响。进而使实验数据更为具有说服力。

利用本实用新型的颗粒物采集系统，可以对民用炉燃煤烟气中的颗粒物进行有效采集，为此，本实用新型提供了利用上述采集系统进行采样的方法，该方法包括如下步骤：

将炉罩的引风口与烟道连接，并开启与烟道相连的引风机，将烟气引入烟道；开启与烟道相连的吹风机与空气过滤器，将空气经净化后送入烟道以对烟气进行稀释，在此烟气与洁净的空气混合而被稀释并降温至环境温度；将烟气采集器伸入烟道内，使其一端的采样喷嘴正对稀释后的烟气气流方向，进行烟气采集；将采集的烟气送入颗粒物采集沉降室中，烟气与洁净空气继续混合以模拟烟气排放到大气中的成核、冷凝、凝聚等过程，然后烟气中的颗粒物被设置在颗粒物采集沉降室中的颗粒物采样器采集。

本实用新型所述采样方法中，所述稀释后的烟气温度为50℃以下，一般与环境温度相等或接近。可以根据稀释后的烟气温度、进入烟道的烟气温度以及烟气流量来确定第二烟道中所需的稀释用洁净空气的用量，从而通过调节吹风机的转速或者通过在第二管道的第一端处设置流量阀来控制进入第二烟道的洁净空气量。一般地，所述烟气在烟气稀释器中被稀释20-200倍，即可使其达到所需温度。

利用本实用新型的颗粒物采样系统，可以对民用炉中燃煤燃烧产生烟气中的颗粒物进行采集并进行分析，对颗粒物的组成及排放机制进行研究具有重要意义。

应该注意的是，上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。单词第一、第二以及第三等的使用不表示任何顺序，可将这些单词解释为名称。

Claims (7)

1.一种负压封闭式民用炉燃煤烟气颗粒物采样系统，包括烟道，烟气采集器，颗粒物采集沉降室、引风机、吹风机以及空气过滤器，所述烟道由第一烟道和第二烟道组成；所述第二烟道的第一端与所述第一烟道的一端连接；所述第二烟道的第二端与所述引风机连接；所述吹风机通过所述空气过滤器与所述第二烟道的第一端连接；所述烟气采集器的第一端与所述颗粒物采集沉降室相连，第二端以朝向所述第二烟道第一端的方向设置在所述第二烟道内；所述颗粒物采集沉降室中设置有颗粒物采样器，其中，

还包括，设置有进风口及引风口的炉罩，所述负压封闭式民用炉位于所述炉罩内；所述炉罩的引风口与所述第一烟道的另一端连接。

2.根据权利要求1所述的采样系统，其中，所述炉罩内设置有气压传感装置，所述进风口设置有自动风阀；所述气压传感装置与所述自动风阀信号连接。

3.根据权利要求1所述的采样系统，其中，所述炉罩的进风口设置有鼓风机。

4.根据权利要求1所述的采样系统，其中，所述进风口设置有滤尘网。

5.根据权利要求1所述的采样系统，其中，所述第一烟道和第二烟道之间的夹角α为120-140°。

6.根据权利要求1所述的采样系统，其中，所述颗粒物采样器包括依次连接的切割器、采样泵以及排气管路；所述排气管路的末端伸出所述颗粒物采集沉降室。

7.根据权利要求6所述的采样系统，其中，所述切割器为PM_2.5切割器和/或PM₁₀切割器。